本申请涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种水性辐射型外墙涂料。
背景技术：
太阳是地球上绝大部分能量的来源，现在太阳仍以每秒1.765×1017j的速度将能量辐射到地球表面，我国每年累计日照时间达到2200小时的地区超过了国土面积的60％。经过太阳的连续照射，物体表面能量不断集聚，温度显著升高。据报道，空调、冷气机、喷淋装置和电风扇等降温制冷设备每年所消耗的能量占我国全年总能耗的27％左右。同时在北方寒冷的冬天，需要使用大量的暖气设备来御寒。高能耗建筑冬季采暖与夏季降温制冷设备的使用使得我国能源浪费严重。因此，只有从源头上减少建筑防热取暖能耗，才能使得大气污染的情况得到根本改变，以达到隔热、保温、节能、环保的目的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水性辐射型外墙涂料，达到隔热保温的目的，而且该涂料具有较高机械强度。
本发明提供了一种水性辐射型外墙涂料，包括以下重量份的组分：
石墨烯改性环氧树脂乳液30～50份；
辐射型隔热功能填料6～15份；
偶联剂改性硅溶胶5～15份；
颜填料15～30份；
成膜助剂2～4份；
消泡剂0.3～0.7份；
水20～40份。
优选的，所述石墨烯改性环氧树脂中石墨烯的质量含量为0.25～5％。
优选的，所述石墨烯改性环氧树脂乳液的固含量为30～50％。
优选的，所述石墨烯改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：
提供石墨烯水分散液；
在40～80℃的温度条件下，将所述石墨烯水分散液与环氧树脂混合，继续加热得到的混合体系直至水分完全蒸发，得到预浸料；
将所述预浸料与固化剂混合后程序升温固化，得到石墨烯改性环氧树脂。
优选的，所述程序升温固化为：由室温升温至第一固化温度静置，所述第一固化温度为50～80℃；
由所述第一固化温度升温至第二固化温度静置，所述第二固化温度为100～120℃；
由所述第二固化温度降温，所述降温的温度为30～40℃。
优选的，所述石墨烯改性环氧树脂乳液的制备方法包括以下步骤：
将所述石墨烯改性环氧树脂的乙二醇单乙醚溶液与反应型环氧树脂乳化剂混合，在搅拌条件下滴加蒸馏水直到体系的粘度骤降，继续高速搅拌后加入蒸馏水稀释，得到石墨烯改性环氧树脂乳液。
优选的，所述石墨烯改性环氧树脂与反应型环氧树脂乳化剂的质量比为10:1。
优选的，所述高速搅拌的速率为2500～3000r/min；所述高速搅拌的时间为30～60min。
优选的，所述辐射型隔热功能填料为纳米孔超级隔热材料。
优选的，所述偶联剂改性硅溶胶由硅烷偶联剂偶联硅溶胶和有机树脂得到。
本发明提供了一种水性辐射型外墙涂料，包括以下重量份的组分：石墨烯改性环氧树脂乳液30～50份；辐射型隔热功能填料6～15份；偶联剂改性硅溶胶5～15份；颜填料15～30份；成膜助剂2～4份；消泡剂0.3～0.7份；水20～40份。本发明提供的外墙涂料以石墨烯改性环氧树脂乳液作为成膜基材，能够提高涂料成膜后的机械性能，石墨烯的纳米孔结构还能够改善环氧树脂的绝热性能；辐射型功能填料与偶联剂改性硅溶胶配合提高了涂料的红外发射率，且具有极低的导热系数和比热，从而使得本发明提供的外墙涂料具有较好的隔热、保温的效果，而且形成的外墙涂层具有较高的机械强度。
具体实施方式
本发明提供了一种水性辐射型外墙涂料，包括以下重量份的组分：
石墨烯改性环氧树脂乳液30～50份；
辐射型隔热功能填料6～15份；
偶联剂改性硅溶胶5～15份；
颜填料15～30份；
成膜助剂2～4份；
消泡剂0.3～0.7份；
水20～40份。
本发明提供的外墙涂料包括石墨烯改性环氧树脂乳液30～50份，优选为35～45份，更优选为30份。在本发明中，所述石墨烯改性环氧树脂乳液的固含量优选为30～50％，更优选为35～45％，最优选为30％。在本发明中，所述石墨烯改性环氧树脂中石墨烯的质量含量优选为0.25～5％，优选为0.5～3％，更优选为1～2％。
在本发明中，所述石墨烯改性环氧树脂的制备方法优选包括以下步骤：
提供石墨烯水分散液；
在40～80℃的温度条件下，将所述石墨烯水分散液与环氧树脂混合，继续加热得到的混合体系直至水分完全蒸发，得到预浸料；
将所述预浸料与固化剂混合后程序升温固化，得到石墨烯改性环氧树脂。
本发明将石墨烯超声分散在水中，得到石墨烯水分散液。本发明对所述石墨烯的来源没有特殊的限制，采用石墨烯的市售商品或按照现有技术公开的石墨烯的制备方法自行制备均可。在本发明中，所述石墨烯水分散液的质量浓度优选为1～5％，更优选为2～4％。本发明对所述超声的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声分散的技术方案即可。
得到石墨烯水分散液后，本发明在40～80℃的温度条件下，将所述石墨烯水分散液与环氧树脂混合，继续加热得到的混合体系直至水分完全蒸发，得到预浸料。本发明优选将石墨烯水分散液加热至40～80℃，向其中加入环氧树脂。在本发明中，所述环氧树脂为水性环氧树脂，本发明对所述水性环氧树脂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水性涂料用环氧树脂即可。在本发明中，所述石墨烯和环氧树脂的质量比优选为0.25～5:100，更优选为0.5～3:100，最优选为1～2:100。在本发明的实施例中，实验室条件下可采用油浴的方式进行加热，工业化生产可以采用本领域技术人员熟知的加热手段；在本发明中，所述温度优选为50～70℃，更优选为65～65℃。
得到预浸料后，本发明将所述预浸料与固化剂混合后程序升温固化，得到石墨烯改性环氧树脂。本发明对所述固化剂的种类和用量没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的环氧树脂用固化剂即可。
在本发明中，所述程序升温固化优选为：由室温升温至第一固化温度静置，所述第一固化温度为50～80℃；
由所述第一固化温度升温至第二固化温度静置，所述第二固化温度为100～120℃；
由所述第二固化温度降温，所述降温的温度为30～40℃。
在本发明中，所述固化过程中升温的速率独立优选为5～10℃/min，更优选为6～8℃/min。在本发明中，所述第一固化温度优选为55～75℃，更优选为60～70℃，最优选为65℃；所述第一固化温度下静置的时间优选为20～40min，更优选为25～35min，最优选为30min。在本发明中，所述第二固化温度优选为105～115℃，更优选为110℃；所述第二固化温度下静置的时间优选为50～70min，更优选为55～65min，最优选为60min。在本发明中，所述降温的温度优选为35℃；本发明对所述降温的方式没有特殊的限制，自然冷却降温即可。
得到石墨烯改性环氧树脂后，本发明制备石墨烯改性环氧树脂乳液，所述石墨烯改性环氧树脂乳液的制备方法优选包括以下步骤：
将所述石墨烯改性环氧树脂的乙二醇单乙醚溶液与反应型环氧树脂乳化剂混合，在搅拌条件下滴加蒸馏水直到体系的粘度骤降，继续高速搅拌后加入蒸馏水稀释，得到石墨烯改性环氧树脂乳液。
本发明将石墨烯改性环氧树脂溶于乙二醇单乙醚溶液中，所述石墨烯改性环氧树脂在乙二醇单乙醚中的质量浓度优选为10～20％，更优选为12～18％，最优选为15％。本发明对所述反应型环氧树脂乳化剂的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的反应型环氧树脂乳化剂即可。在本发明中，所述石墨烯改性环氧树脂与反应型环氧树脂乳化剂的质量比优选为10:1。在本发明中，所述高速搅拌的速率优选为2500～3000r/min，更优选为2600～2800r/min；所述高速搅拌的时间优选为30～60min，更优选为40～50min，最优选为45min。
本发明提供的水性辐射型外墙涂料包括6～15份的辐射型隔热功能填料，优选为8～12份，更优选为10份。在本发明中，所述辐射型隔热功能填料优选为纳米孔超级隔热材料，更优选为空心微球或空心纤维；所述空心微球或空心纤维的孔径优选在50nm以下，更优选为20～50nm，最优选为30～40nm。本发明对所述纳米孔超级隔热材料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员上述纳米孔超级隔热材料的市售商品即可。
本发明提供的水性辐射型外墙涂料包括5～15份偶联剂改性硅溶胶，更优选为8～12份，最优选为10份。在本发明中，所述偶联剂改性硅溶胶优选由硅烷偶联剂偶联硅溶胶和有机树脂得到。在本发明中，所述有机树脂优选为丙烯酸树脂。所述硅烷偶联剂、硅溶胶和有机树脂的质量比优选为0.1～0.2:11～20:75～90，更优选为0.1～0.2:13～18:80～85。本发明对所述偶联剂改性硅溶胶的制备方法没有特殊的限定，将硅溶胶、硅烷偶联剂和有机树脂混合即可。
本发明提供的水性辐射型外墙涂料包括15～30份颜填料，优选为20～25份。本发明对所述颜填料的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的外墙涂料用颜填料即可，根据需要颜色自行选择。
本发明提供的水性辐射型外墙涂料包括2～4份成膜助剂，优选为3份。在本发明中，所述成膜助剂优选为丙二醇甲醚醋酸酯和/或醇酯12。
本发明提供的水性辐射性外墙涂料包括0.3～0.7份消泡剂，优选为0.4～0.6份，更优选为0.5份。本发明对所述消泡剂的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的涂料用消泡剂即可。
本发明提供的水性辐射型外墙涂料包括20～40份的水，具体的所述水补足100重量份。
在本发明中，所述水性辐射型外墙涂料的制备方法，优选包括以下步骤：
将水与成膜助剂、一半质量的消泡剂和颜填料混合低速搅拌，得到中间产品；
将所述中间产品与石墨烯改性环氧树脂乳液和偶联剂改性硅溶胶、剩余消泡剂和辐射型隔热功能填料混合，高速搅拌，得到水性辐射型外墙涂料。
在本发明中，低速搅拌的速率优选为600～800r/min，更优选为650～750r/min，最优选为750r/min；所述低速搅拌的时间优选为3～10min，更优选为5～8min。在本发明中，所述高速搅拌的速率优选为2500～3000r/min，更优选为2800r/min；所述高速搅拌的时间优选为20～50min，更优选为25～45min，最优选为30～40min。
下面结合实施例，对本发明提供的水性辐射型外墙涂料进行详细描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
制备石墨烯改性环氧树脂
将3g石墨烯分散于60g水中，超声分散，得到质量浓度为5％的石墨烯水分散液；
在40℃的温度条件下，将所述石墨烯水分散液与100g环氧树脂混合，继续加热得到的混合体系直至水分完全蒸发，得到预浸料；
将所述预浸料与固化剂混合后升温至80℃静置20min，再继续升温至110℃静置55min，再冷却至室温固化，得到石墨烯改性环氧树脂。
实施例2
按照实施例1的方案制备石墨烯改性环氧树脂，不同的是，本实施例中石墨烯的质量为1.2g，环氧树脂的质量为24g，升温固化程序为：升温至60℃静置30min，再升温至120℃静置50min，再冷却至40℃。
实施例3
按照实施例1的方案制备石墨烯改性环氧树脂，不同的是，本实施例中石墨烯的质量为2.4g，环氧树脂的质量为120g，升温固化程序为：升温至70℃静置25min，再升温至105℃静置65min，再冷却至35℃。
实施例4～6
制备石墨烯改性环氧树脂乳液
分别将15g实施例1～3制备得到的石墨烯改性环氧树脂溶于100g乙二醇单乙醚中，得到的溶液与1.5g反应型环氧树脂乳化剂混合，在搅拌条件下滴加蒸馏水直到体系的粘度骤降，继续高速搅拌(3000r/min)后加入蒸馏水稀释至固含量30％，得到石墨烯改性环氧树脂乳液。
实施例7～9
分别按照质量比为0.1:11:90(实施例7)、0.2:15:85(实施例8)和0.15:18:80(实施例9)将硅烷偶联剂、硅溶胶和丙烯酸树脂乳液混合，得到偶联剂改性硅溶胶。
实施例10～12
将21.5份水、3份醇酯12、0.25份消泡剂和25份颜填料混合在600r/min搅拌10min；
将得到的中间产品与30份实施例4～6得到的石墨烯改性环氧树脂乳液、0.25份消泡剂、10份实施例7得到的偶联剂改性硅溶胶和10份空心微球混合，在2500r/min条件下搅拌50min，得到水性辐射型外墙涂料。
实施例13～15
采用实施例10～12的方案制备水性辐射型外墙涂料，不同的是本实施例采用实施例8得到的偶联剂改性硅溶胶替换实施例7得到的偶联剂改性硅溶胶。
实施例16～18
采用实施例10～12的方案制备水性辐射型外墙涂料，不同的是本实施例采用实施例9得到的偶联剂改性硅溶胶替换实施例7得到的偶联剂改性硅溶胶。
本发明测试实施例10～18得到的涂料形成涂层的力学性能、发射率和导热系数(平均温度为25℃)，结果如表1所示。
表1本发明实施例10～18得到的涂料形成涂层的性能测试结果
由表1可以看出，本发明提供的涂料具有较高的反射率和较低的导热系数，能够具有隔热保温的功效；而且涂层具有较好的力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。